浮动基多机协调吊运系统运动精度建模及补偿

发布时间：2024-03-30 09:34

　　在海洋工程中,浮式起重机是海面吊运作业、海面平台安装作业等复杂海面作业任务中不可或缺的重型装备。由于船体受到风浪等因素的影响,浮式起重机在作业过程中会发生复杂的动力响应。这样不仅会使吊装的定位精度降低,同时还会产生附加动载荷,从而威胁海上吊运作业的安全,可能造成严重的工作事故。因此传统的浮式起重机在精度、效率、负载能力和安全性能等方面都无法满足海上作业日益增长的工作要求。将柔索并联机器人与浮式起重机结合,提出一种新型浮动基多机器人协调吊运系统,能够有效弥补传统船用起重机的缺陷。浮动基多机协调吊运系统不仅具有较高的负载能力,而且通过实时控制柔索并联系统,可以有效消除被吊运物的晃动,从而提高海面吊运作业的准确性、稳定性、安全性。因此基于传统的固定基多机协调吊运系统,设计浮动基多机协调吊运系统的结构形式,并对其运动学、动力学、误差模型及控制系统等基础问题进行研究,是对海洋工程设备的一次创新更是一次高技术的突破。本文首先以传统的起重船为基础,设计了具有工作空间大、灵活性高等特点的浮式机器人。并通过齐次矩阵法建立了浮式机器人的正运动学、逆运动学模型以及流固耦合动力学模型,并通过动力学模型分析其动...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 柔索式多机器人吊运系统研究现状
    1.3 浮式起重机动力响应研究现状
    1.4 本文研究内容
2 浮式机器人流固耦合动力学建模及分析
    2.1 引言
    2.2 模型概述
    2.3 浮式机器人运动学分析
        2.3.1 正运动学分析
        2.3.2 逆运动学分析
        2.3.3 实例仿真分析
    2.4 浮式机器人动力学分析
        2.4.1 船体动力学模型
        2.4.2 船体升沉运动的水动力系数估算
    2.5 浮式机器人吊物系统的动力学模型
        2.5.1 吊物系统数学模型
        2.5.2 柔索动张力
    2.6 本章小结
3 浮动基多机协调吊运系统的运动学和动力学分析
    3.1 引言
    3.2 .浮动基多机协调吊运系统结构分析
    3.3 绳牵引并联运动学建模
        3.3.1 绳牵引并联的运动学模型
        3.3.2 位置约束及速度约束
    3.4 绳牵引并联系统动力学分析
        3.4.1 基于牛顿-欧拉方程的动力学方程
        3.4.2 基于拉格朗日方程的动力学方程
    3.5 浮动基多机协调吊运系统设计要求
    3.6 本章小结
4 浮动基多机协调吊运系统的运动响应及补偿
    4.1 引言
    4.2 系统动力学耦合响应分析
        4.2.1 浮动基单向耦合动力学响应分析
        4.2.2 浮动基双向耦合动力学响应分析
        4.2.3 系统动力学耦合求解方法
    4.3 位姿补偿原理
        4.3.1 动平台模型
        4.3.2 绳牵引并联系统的位置补偿
    4.4 实例仿真分析
        4.4.1 单向动力学耦合模型仿真
        4.4.2 双向动力学耦合模型仿真
    4.5 本章小结
5 柔索式多机协调吊运系统的误差分析及可靠性分析
    5.1 引言
    5.2 固定基柔索式多机器人吊运系统运动误差建模及灵敏度分析
        5.2.1 系统误差建模
        5.2.2 灵敏度分析
        5.2.3 可靠性分析
    5.3 浮动基多机协调吊运系统的运动学分析及误差分析
        5.3.1 系统运动误差建模
        5.3.2 系统误差灵敏度分析
        5.3.3 可靠性分析
        5.3.4 数值实例计算与分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 研究工作总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3942162